[김영진] 치과방사선 바로보기(6)

엑스선 영상장치는 현대사회에 없어서는 안 될 장비로 이미 자리매김한 상태이다. 의료진단 분야의 경우 자기공명영상(MRI), 초음파 등의 영상기술이 있지만 영상품질 및 가격 면에서 엑스선을 대체하기 어렵다. 또한, 산업 및 보안검색 분야에서도 현재까지 엑스선 비파괴검사를 대신할 만한 기술이 개발되지 않고 있다.

엑스선 영상장치는 그 목적에 따라 엑스선의 에너지 및 선량(線量, dose)을 달리 설정하여 제작된다. 높은 투과도를 요구하는 장비의 경우 높은 관전압을 가지는 튜브가 적용되고 높은 선량이 요구되는 장비의 경우 높은 관전류 튜브가 적용된다. 엑스선 튜브에서 방출되는 선량은 관전압이 동일할 때 관전류와 방출시간의 곱으로 결정된다.

① 텅스텐으로 만들어진 필라멘트 C에 Uh 전압을 가하면, 필라멘트 C에 전류가 흐르면서 가열된다. Uh 전압을 가하는 것과 동시에, 필라멘트 C를 음극(cathode) 전극으로 하고 금속판 A를 양극(anode) 전극으로 하여 수kV ~ 수십kV의 고전압을 가한다.
② 가열된 필라멘트 C에서 에너지를 얻은 열전자(thermal electron)가 tube로 방출되는데 방출된 전자는 고전압에 따라 가속되게 된다.
③ 방출된 전자가 진행할 수 있도록, tube의 내부는 진공상태를 유지해야 한다. 일반적으로 진공 tube 내의 기압은 대기압보다 약 10억분의 1 정도로 낮도록 유지한다.
④ 고전압으로 가속된 전자는 양극 전극인 금속판 A에 충돌하는데 이때 전자가 가지고 있던 운동에너지가 빛에너지와 열에너지로 변환된다.
⑤ 전자의 운동에너지가 빛에너지로 바뀐 것이 X-ray다.
⑥ X-ray 가 조사되는 동안 발생하는 열을 외부로 방출하기 위하여 공냉식 또는 수(유)냉식 냉각시스템이 반드시 필요하다.

고출력 엑스선 튜브의 경우는 대부분 이런 문제를 극복하기 위해 동일한 위치에 전자빔이 지속적으로 노출되지 않도록 양극 타겟이 회전하는 구조를 가진다.

(5) 치과영상진단의 현재

 일반방사선촬영(General radiography 장비는 의료진단 분야에서 가장 일반적인 엑스선 영상장비이다. 일반방사선 촬영장비로는 신체의 거의 모든 부위를 검사할 수 있어 영상의학과, 검진내과, 정형외과, 소아과 등 거의 모든 병원에서 사용되고 있다. 환자가 누울 수 있는 침대와 위치를 임의로 조정할 수 있는 엑스선 발생장치 및 영상센서로 구성되며 관전압은 일반적으로 40~150kV, 관전류는 10~1,000mA까지 가변된다. 

치의학에서도 치과방사선검사는 구강질환을 진단하고 치료계획을 수립하는데 있어 유용하게 이용되고 있다.

치과에서 사용되는 X선 진단법의 종류로는 치근단촬영 (Periapical), 교익 촬영(Bitewing), 교합 촬영(Occlusal), 교정치료를 위한 진단시에 주로 사용되는 두부규격촬영(Cephalo), 파노라마 촬영(일반; Conventional), 파노라마 촬영(특수; Panorama TMJ), Cone BeamCT(일반; Conventional), Cone BeamCT(3D)등이 있다.
표준촬영기는 환자가 의자에 앉은 상태에서 X-선 튜브를 자유롭게 이동시켜 치아 영상을 촬영할 수 있도록 제작된 엑스선 발생장치로써 관전압이 약 70kV, 관전류가 약 3mA, 초점크기 0.5mm의 규격을 가진다.
 

반면 파노라마 영상 및 CT 영상을 촬영할 수 있는 장비는 관전압이 약 90kV, 관전류 10mA 이상이 요구되지만 그래도 비교적 필요전력이 낮아 고정형 아노드 튜브의 적용이 가능하다. 일반적으로, 의료 진단용 엑스레이 촬영 장치는 엑스레이(X-선)을 인체에 조사하고, 그 투과된 엑스레이의 에너지 강도 분포 차이를 검출하는 것으로 아날로그 방식과 디지털 방식이 있다.
 

아날로그 방식은 엑스레이을 받으면 빛을 발하는 증감지(형광판; Fluorescent Screen)와 은염필름을 조합하여 증감지에서 발생한 빛으로 은염필름 상에 잠상을 형성한 후, 이 은염 필름을 화학 처리하여 가시적 상을 얻는다.

이 현상과정에서 비용이 계속 발생하고 세심한 필름관리가 필요하며 또 폐현상액은 환경을 저해한다는 문제가 있다. 
 

글_ 김영진 박사 
전 식품의약품안전처 중앙약사심의위원회 위원(방사선관리)
조선치대졸업(1981), 동대학원에서
‘치과방사선학’으로 석사, 박사학위 취득.
제 23회 ‘치과의료문화상’ 수상 
제 30회 보건의 날 ‘대한민국국민포장’ 수훈